183442. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés keményfém hulladékanyag újrafelhasználására plazmatechnika alkalmazásával
1 183 442 2 A találmány tárgya eljárás és berendezés keményfém hulladékanyag újrafelhasználására. Ismeretes, hogy a keményfém szerszámok nagy többsége alapvetően wolfram-karbidból és kismennyiségű kobaltból készül. Ezekből az anyagokból világviszonylatban is jelentős mennyiségű hulladékanyag képződik. A hulladékok alapvetően tartalmazzák a keményfém alapanyag valamennyi komponensét, de újrafelhasználásukhoz ezeket megfelelő diszperzitásra kell porítani. Ismeretes azonban, hogy a hulladék keményfém alapanyag jól törhető, azonban hagyományos módszerekkel nem porítható. Ennek a problémának a megoldására nem alakultak még ki széleskörben hatékony megoldások. A találmány célja olyan technológia létesítése, amely a hulladékot — az alapanyag minőségének megtartásával - újrafelhasználható por előállítására alkalmassá teszi. A találmány alapja az a felismerés, hogy az ismert atmoszférában (pl. N2 gáz) végrehajtott impulzusszerű, termikus-shock-hatást kiváltó plazmakezelés a ^-fázist képező kobalt kötőanyag szövetszerkezetében olyan jellegű diszlokációkat és vakanciákat hoz létre, amelyek a 0-fázis elridegedését eredményezik és így a keményfémanyagok jól poríthatóvá válnak. A plazmakezelés során a hulladékfém kobalt tartalmának egy kis része elgőzölög. Ugyanakkor a keményfém a és ß karbid-fázisa csak minimális változást szenved, ami azt jelenti, hogy a karbidos fázisok keménysége, ill. mechanikai tulajdonságai gyakorlatilag teljes mértékben megmaradnak. A plazmahőkezelés következtében elridegedett 0-fázis a színterelési hőmérséklet újbóli elérése esetén rekrisztallizálódik és ezáltal visszanyeri eredeti kötőképességét. Fentiek alapján a találmány szerinti eljárás lényege, hogy inert atmoszférájú technikai plazmát állítunk elő, a hulladékanyagot a plazmába adagoljuk, ezzel a kötőanyag és a karbídok közötti adhéziót csökkentjük és így a hulladékanyagot poríthatóvá tesszük. Itt technikai plazmán az anyagnak azt az állapotát értjük, amelyben az anyagi részecskéknek legalább 0,15%-a ionizált állapotban van és így különféle technológiai feladatok elvégzésére alkalmas. Az eljárás azzal az előnnyel jár, hogy a keményfém hulladékok a plazmaképző generátor villamos teljesítményétől függő hőkezelési időtartam alatt alapszövet szerkezetüknek és vegyi összetételüknek gyakorlatilag változatlan megtartása mellett — viszonylag kevés energiafelhasználással és nagyfokú termelékenységgel — poríthatóvá válnak. Mivel a keményfémanyag mechanikai tulajdonságait meghatározó karbidos a és 7-fázis (WC, TiC stb.) szövetszerkezete alapvetően változatlan marad, a keményanyag eredeti tulajdonságai biztosítottak (kopásállóság, keménység stb.). Az eljárás szerint kezelt hulladékok hagyományos őrlőberendezésekben tetszés szerinti mértékben (I p alatti szemcseméret is elérhető) poríthatók. Célszerű a plazmával kezelt hulladékanyagot a nagyhőmérsékletű reaktorból való eltávolítása után hirtelen lehűteni, mivel így az anyag nagyobb mértékű oxidálódása és szövetszerkezetének eldurvulása elkerülhető. A gyors hűtéssel csökkenthető a hulladék kötőanyagvesztesége is. A plazmakezelés hatására a Co kötőanyag a karbidszemcsék felületét a hőkezelés előtti állapothoz képest nagyobb mértékben nedvesíti és így eredményesebben használható fel plazmaszóráshoz és felrakóhegesztéshez. Mivel a technológia során a hulladékanyag 2 egy része elpárolog, előnyös az elgőzölgő kötőanyagnak a távozó forrógázokból kondenzálással történő visszanyerése. A találmány szerinti eljárás foganatosításához olyan berendezést alkalmazhatunk, amely a hulladékanyagnak a reaktorban való tartózkodási idejét folyamatosan szabályozó mechanikus segédberendezéssel van ellátva. A hulladékanyagnak a reaktorban történő áthaladása például szabályozható frekvenciájú vibrátorral a reaktor dőlésszögének változtatásával, vagy forgó asztal szögsebességének változtatásával állítható be. A találmányt részletesebben a rajz alapján ismertetjük, ahol az 1. ábra a technológia szabályozható frekvenciájú vibrátorral történő megoldásának folyamatábráját a 2. ábra a technológia forgó asztallal történő példakénti megoldását mutatja be. Amint az 1. ábrán látható, a nitrogénplazmát szolgáltató 10 plazmagenerátor vízzel hűtött 12 és 14 kábeleken kap egyenáramú energiaellátást. A 10 plazmagenerátor által létrehozott 16 plazmafáklya 18 reaktorban ég. A hőkezelendő alapanyag 20 adagolótorkon keresztül jut a 16 plazmafáklya égőterébe. A 10 plazmagenerátor és a 18 reaktor 32 csatlakozókarokkal rögzíthető 30 vibrátoré gységhez. A 18 reaktor meredeksége 21 forgáspont körül mozgó 31 emelőszerkezettel változtatható. A 18 reaktorból a hőkezelt alapanyag 22 kivezető csúzdán távozik vízzel hűtött 34 gyűjtőkádba, amelynek a folyamatos vízellátását 36 csó'csonkon érkező hidegvíz és 38 csőcsonkon távozó melegvíz biztosítja. A 22 kivezető csúzdán távozó forró gázokat a 34 gyűjtőkádra erősített 40 védőlemez fékezi és hűti le. A 18 reaktorból távozó fonó gázok nagy része 23 hütőzónán keresztül áramlik. A kondenzált kobaltrészecskék 25 gyűjtőedénybe, a hűtött plazmagáz 24 elvezető csatornába kerül, ahonnan 26 gázkivezető szelepen eltávolítható, ill. egy része 28 gázszelepen a távozó alapanyag szárítására fordítható. A 34 gyűjtőkádba hullott anyagot 42 kiemelő lánc 44 szárítóláncra továbbítja, ahonnan az anyag 46 tárolóba és onnan 48 örlőberendezésbe kerül. A példaként bemutatott berendezés működésmódja a köve tkező : A 12 és 14 kábeleken villamos energiával táplált 10 plazmagenerátor inert atmoszférát biztosító 16 plazmafáklyát hoz létre, amely a 18 reaktor felső végén nagyhőmérsékletü teret alakít ki. A 20 adagolótorkon keresztül egyenleges adagolással jut a hulladékanyag - amelynek az útját a technológiai folyamat során nyilakkal jelöljük — a 18 reaktor 16 plazmafáklyájába. A hulladékanyag a 18 reaktorban a 10 plazmagenerátor villamos teljesítményétől függő ideig tartózkodik. Továbbhaladása a 30 vibrátoregységgel, valamint a 31 emelőszerkezettel szabályozható, amely a 32 csatlakozókarokon keresztül merev kapcsolatban van a 10 plazmagenerátorral és a 18 reaktorral. A 32 csatlakozókarok a rezgésátvitelen kívül alkalmasak a 18 reaktor dőlésszögének változtatására is. Az izzó hulladékanyag a 22 kivezető csúzdán keresztül gravitációs erő hatására azonnal a vízzel hűtött 34 gyűjtőkádba kerül és így elkerülhető a hulladékanyag esetleges oxidációja. A 22 kivezető csúzdán kisebb mennyiségben távozó forró gázok a 40 védőlemezbe ütköznek, amely fémes, jó hővezető kapcsolatban van a 34 gyűjtőkáddal. A 34 gyűjtőkád folyamatos hütőhatását a 36 csőcsonkon érkező hideg-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
